3.2.1. Оксигенаторы

Оксигенаторы - аппараты, осуществляющие насыщение воды кислородом сверх уровня равновесного насыщения. Принято делить оксигенаторы на напорные и безнапорные.

В процессе поисков лучших конструктивных решений оксигенаторов были построены различные модификации аппаратов. Далее будут рассмотрены только те конструкции, которые обоснованно признаны наиболее приемлемыми для рыбоводной практики. 

 

3.2.1.1. Безнапорный оксигенатор

 

Безнапорный оксигенатор реализует вариант насыщения воды кислородом при замене атмосферного воздуха газообразным кислородом (рис.26).

Безнапорный оксигенатор работает следующим об разом. Вода, поступающая на оксигенацию, распыляется над решеткой, проходит через нее и скапливается в нижней части сосуда. Расположенный в нижней части сосуда распылитель подает пузырьки кислорода в воду.

Нерастворившийся в воде кислород поднимается вверх Газ

и вытесняет из сосуда воздух. Таким образом, разбрыз - - Вода

гивание воды на подаче и при ее прохождении через решетку идет в среде газообразного кислорода. Вытесне ние воздуха из сосуда происходит через отверстие в верхней части. Основная масса кислорода попадает в воду в верхней части сосуда при разбрызгивании и прохож

Схема безнапорного оксигенатора 

Рис. 26. Схема безнапорного оксигенатора:1 - сосуд; 2- решетка; 3- распылитель кислорода; 4 - выпуск газа; 3 - подача воды; 6 - отвод воды; 7 – Подача кислорода

дении через решетку. Эффект насыщения воды за счет пузырьков Кислорода, проходящих через нее, незначителен - только 5-10% кислорода успевают растворяться в воде, а остальные проходят мимо [Орлов и др., 1989].

По этой причине распыление кислорода в бассейнах с рыбой используется обычно только как аварийное средство. Кроме того, накопление кислорода в атмосфере замкнутого помещения небезопасно.

вые промышленные опыты применения оксигенаторов в СССР были проведены в 1979 г. при выращивании молоди радужной форели в условиях форелевого хозяйства “Сходня” Орлов и др., 1989]. Благодаря простоте конструкции каждое хозяйство конструировало и строило оксигенаторы самостоятельно. Использовались и безнапорные оксигенаторы фирмы “EWOS”, рассчитанные на проток воды от 22,5 до 90 мг/ч. Фирма рекомендовала ставить оксигенаторы у каждого бассейна. К недостаткам конструкции следует отнести потери кислорода при его нерегулируемой подаче. Если настроить расход кислорода на максимальное насыщение воды при минимальной концентрации кислорода во входной воде, то при увеличении концентрации кислорода на входе не растворившийся к атмосферу через отверстия для выпуска газа. Указанное использование кислорода в безнапорном оксигенаторе составляет, по данным фирмы “EWOS”, около 80%.

 

3.2.1.2. Напорный оксигенатор

Данный оксигенатор реализует вариант насыщения воды газообразным кислородом под давлением. Такие оксигенаторы стали разрабатывать одновременно с появлением замкнутых рыбоводных установок, когда потребовалось поднять уровень насыщения воды до значений 50 мг/л при более экономном расходовании кислорода. Схема устройства такого аппарата приведена на рис.27.

Устройство работает следующим образом. Внутри сосуда оксигенатора имеет место газовая прослойка и вода. Уровень воды в сосуде поддерживается за счет использования регулятора уровня. Если уровень воды поднимается, то регулятор дает сигнал на открытие соленоидного клапана, и кислород под давлением поступает в сосуд, восстанавливая прежний уровень. Вода, поступающая в оксигенатор, распыляется в газовой среде и выпускается насыщенной кислородом из нижней части сосуда. Вентиль выпуска газа позволяет удалять из сосуда накопившиеся в нем в процессе дегазации азот и другие газы.

Предлагаемые на рынке напорные оксигенато ры отличаются друг от друга производительностью и конструкцией деталей. Практически все конструкции решают одинаковую проблему создания в ем кости оксигенатора достаточной поверхности контакта между водой и газом и обеспечения достаточ Га3

ного времени контактирования, чтобы при мини

мальных энергетических затратах получить требуе- . – Вода

мый уровень концентрации кислорода в воде.

Проблема создания достаточного контакта между газом и водой решается тремя способами:

  • использованием разветвленной контактной

Схема устройства напорного оксигенатора

Рис. 27. Схема устройства напорного оксигенатора: 1 – сосуд; 2 – подача воды; 3 – Выпуск воды; 4 – вентиль Подпора; 5 - распылитель воды; 6- регулятор уровня; 7 – соленоидный клапан; 8 — подача кислорода; 9- вентиль выпуска газа воде.

поверхности, создаваемой инертным материалом,  загружаемым в емкость разделением потока Воды на струи с помощью решеток с отверстиями; за счет пузырей кислорода, распыляемого в 

Первый способ приемлем при чистой воде, исключающей выпадение осадка на контактной поверхности. Накопление осадка или грязи требует мероприятий по их удалению, что не всегда приемлемо в практике рыбоводства.

При использовании второго способа со здания контактной поверхности – газ/вода, накопление грязи и механических примесей со здает проблемы при эксплуатации, но в меньшей степени, чем в оксигенаторах с загрузкой инертным материалом. В оксигенаторах, пост

роенных как струйные, процесс насыщения Подача идет как за счет разделения потока на струи, О, так и за счет появления пузырей кислорода при падении струй на поверхность воды.

С учетом практики эксплуатации оксиге нагоров в составе ЗУ автором разработаны кон

струкции оксигенаторов, охватывающие диаrta Подача -

зон производительности от 15 до 1000 м /ч. Ус воды

воды тройство оксигенаторов производительностью от 15 до 250 м/ч приведено на рис.28.

Оксигенатор представляет собой сварную

 Устройство оксигенатора производительностью до 250 м/ч

Рис. 28. Устройство оксигенатора производительностью до 250 м/ч: 1 – корпус; 2 – патрубок для подвода воды; 3 – основание; 4 – вентиль слива грязи; 5 - патрубок для отвода насыщенной воды; 6- соленоидный клапан; 7- вентиль на вводе лятора уровня; 9 – блок  управления регулятора уровня; 10 – манометр; 11 - вентиль выпуска газа

- герметическую емкость, стоящую вертикально. Для подачи кислорода в оксигенатор служит патрубок и вентиль, соединенные с клапаном (6). В нижней части оксигенатора приварены фланцы для присоединения трубопроводов подвода (2) и отвода воды (5) и патрубок  

Для установки вентеля слива грязи.

 

Датчик регулятора уровня крепится к патрубкам с фланцами. Входы в датчик уровня защищены сетчатыми фильтрами от попадания мусора. Фильтры устанавливаются между фланцами.

Манометр (10) устанавливается на отдельном патрубке, а электронный блок регулятора уровня (9) устанавливается на площадке, приваренной к корпусу.

Типовая схема системы водоснабжения рыбоводных бассейнов с использованием . оксигенатора конструкции И.В. Проскуренко приведена на рис.29. Подача воды в оксигенатор осуществляется под избыточным давлением, создаваемым либо насосом, как на рис.28, либо с помощью напорной емкости. Избыточное давление в емкости оксигенатора необходимо для повышения до необходимого уровня концентрации кислорода на его Выходе. Сама конструкция оксигенатора не создает значительного гидравлического сопротивления, поэтому на выходе из него устанавливается вентиль подпора (ВП).

 Типовая схема включения оксигенатора

Рис. 29. Типовая схема включения оксигенатора: РУ - регулятор уровня; СВ – соленоидный вентиль;

ВГ – вентиль выпуска газа; Во-вентиль обвода; ВП -вентиль подпора

Снижение концентрации кислорода в воде на выходе из оксигенатора достигается с помощью отпирания вентиля обвода (BO) либо путем снижения давления в емкости оксигенатора при отпирании вентиля подпора. -

Стабильность поддержания концентрации кислорода на выходе зависит от стабильности высоты газовой подушки в баллоне оксигенатора. В процессе работы оксигенатора высота газовой прослойки непрерывно уменьшается за счет потребления кислорода водой. Стабильность границы раздела газ/вода поддерживается автоматическим регулятором уровня (РУ), который периодически открывает соленоидный вентиль (СВ), установленный на трубопроводе подачи газообразного кислорода.

При открытом соленоидном вентиле порция кислорода поступает в емкость оксигенатора, снижая уровень воды до уровня срабатывания регулятора, по сигналу которого закрывается соленоидный вентиль. Давление газообразного кислорода должно превышать давление, создаваемое в емкости оксигенатора насосом, подающим воду. При использовании насосов с напором 20 м давление кислорода должно быть в пределах 0,3-0,4 МПа.

В верхней части баллона оксигенатора устанавливается вентиль выпуска газа (ВГ), используемый при запуске оксигенатора и для его продувки в процессе работы.

При стабильных условиях работы достаточно запустить оксигенатор в действие и контролировать периодически концентрацию кислорода в бассейне. Работа оксигенатора автоматизирована. Нестабильность работы может быть вызвана внешними причинами: отсутствием или изменением протока воды, падением давления кислорода, захватом воздуха насосом. Воздух, захваченный насосом, накапливаясь в оксигенаторе, снижает

парциальное давление кислорода, что способствует снижению «концентрации Кислорода на выходе.

Подача в бассейны воды, пере сыщенной кислородом, выполняется под поверхность воды. Это позволяет избежать нерациональных потерь кислорода из-за его диффузии в воздух. Вода в бассейне быстро перемешивается, нивелируя зоны с повышенной концентрацией кислорода.

При конструировании учтена также степень безопасности прибора. Объем и давление в емкости оксигенаторов разных типоразмеров подобраны таким образом, чтобы сосуд не подлежал регистрации в органах котлонадзора, а только регистрации предприятием, осуще ствляющим его эксплуатацию.

Аппараты поставляются как готовые изделия, оснащенные приборами автоматического управления и устанавливаемые на собственные опоры без подготовки фундамента.

Устройство оксигенаторов производительностью от 400 до 1000 м3/ч приведено на рис.30. Принцип работы сохраняется.

 

 Устройство оксигенатора производительностью

Рис. 30. Устройство оксигенатора производительностью

от 400 до 1000 м/ч: 1- корпус; 2 - горловина; 3 – лаз; 4 – входной патрубок для воды; 5 – выходной патрубок для воды; 6 - Выпуск илов; 7 – Колонка уровнемера; 8 - блок управления регуляторов уровня; 9 – вентиль на вводе кислорода; 10 - соленоидный клапан; 11- манометр; 12- Выпуск газа; 13 – предохранительный клапан